KR102518675B1 - High strength cold-rolled steel sheet with excellent formability and mathod of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
성형성이 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 고강도 냉연 강판은 중량 %로 C: 0.05~0.12%, Si: 0.5% 이하, Mn: 2.0~3.0%, Cr: 0.3~1.2%, Ti: 0.02~0.08%, Nb: 0.01~0.06%, B: 0.001~0.005%를 포함하고, 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지며, 베이나이트 및 마르텐사이트 중 1종 이상을 포함하는 변태조직과 페라이트를 포함하는 미세조직을 가지며, 상기 미세조직의 변태조직 분율이 면적률로 60~90%이고, 상기 페라이트의 분율이 면적률로 10~40%이고, 상기 변태조직의 평균입경이 3㎛ 이하이다. A high-strength cold-rolled steel sheet with excellent formability and a manufacturing method thereof are disclosed.
The high-strength cold-rolled steel sheet according to the present invention contains C: 0.05-0.12%, Si: 0.5% or less, Mn: 2.0-3.0%, Cr: 0.3-1.2%, Ti: 0.02-0.08%, Nb: 0.01-0.06% by weight. %, B: contains 0.001 to 0.005%, is composed of the remaining Fe and unavoidable impurities, has a transformation structure containing at least one of bainite and martensite, and a microstructure including ferrite, and the transformation of the microstructure The structure fraction is 60 to 90% in area ratio, the ferrite fraction is 10 to 40% in area ratio, and the average grain diameter of the transformed structure is 3 μm or less.
Description
본 발명은 성형성이 우수한 고강도 냉연강판에 관한 것이다. The present invention relates to a high-strength cold-rolled steel sheet having excellent formability.
또한, 본 발명은 성형성이 우수한 고강도 냉연강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a method for manufacturing a high-strength cold-rolled steel sheet having excellent formability.
최근 자동차용 강판은 연비 향상이나 내구성 향상을 위해 강도가 더욱 높을 것이 요구되고 있다. 특히, 최근 자동차의 충격 안정성 규제가 확산되면서 차체의 내충격성 향상을 위해 멤버(Member), 시트 레일(seat rail) 및 필라(pillar) 등의 구조 부재에 항복 강도가 우수한 고강도 강판이 채용되고 있다. 인장강도 대비 항복강도가 높을수록 즉, 항복비가 높을수록 충격 에너지 흡수능에 유리한 특징을 가지고 있으며, 구조 부재들은 높은 항복비가 요구된다. Recently, steel sheets for automobiles are required to have higher strength in order to improve fuel efficiency and durability. In particular, with the recent spread of regulations on the impact stability of automobiles, high-strength steel sheets with excellent yield strength are used for structural members such as members, seat rails, and pillars to improve the impact resistance of automobile bodies. The higher the yield strength to tensile strength, that is, the higher the yield ratio, the more advantageous the impact energy absorption capacity, and structural members require a high yield ratio.
또한, 최근에는 충돌시 승객의 안정성을 보다 향상시키기 위해 자동차의 시트 부품의 고강도화와 경량화가 동시에 진행되고 있다. 이러한 부품은 롤 포밍 뿐만 아니라 프레스 성형의 2가지 방법으로 제조되고 있다. 시트 부품은 승객과 차체를 연결하는 부품으로서 충돌시 승객이 밖으로 튕겨져 나가지 못하도록 높은 응력으로 지지해주어야 한다. 이를 위해서는 높은 항복강도와 높은 항복비가 필요하다. 또한 가공되는 부품의 대부분이 신장플랜지성을 요구하는 부품으로서 구멍 확장성이 우수한 강재의 적용이 요구되고 있다. In addition, recently, in order to further improve the safety of passengers in a collision, high-strength and lightweight seat parts of automobiles are progressing at the same time. These parts are manufactured by two methods: roll forming as well as press forming. The seat part is a part that connects the passenger and the vehicle body, and must be supported with high stress to prevent the passenger from being thrown out in the event of a collision. This requires high yield strength and high yield ratio. In addition, as most of the parts to be machined require expansion flange properties, the application of steel materials with excellent hole expandability is required.
다만, 강판의 강도가 증가할수록 일반적으로 성형성이 감소하므로, 고강도와 더불어 성형성이 우수한 강판이 요구된다.However, since the formability generally decreases as the strength of the steel sheet increases, a steel sheet having high strength and excellent formability is required.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 우수한 성형성을 갖는 인장강도 980MPa 이상의 고강도 냉연강판을 제공하는 것이다.An object to be solved by the present invention is to provide a high-strength cold-rolled steel sheet having a tensile strength of 980 MPa or more having excellent formability.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 우수한 강도 및 성형성을 갖는 고강도 냉연강판 제조 방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing a high-strength cold-rolled steel sheet having excellent strength and formability.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned above can be understood by the following description and will be more clearly understood by the examples of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by means of the instrumentalities and combinations indicated in the claims.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고강도 냉연강판은 중량 %로 C: 0.05~0.12%, Si: 0.5% 이하, Mn: 2.0~3.0%, Cr: 0.3~1.2%, Ti: 0.02~0.08%, Nb: 0.01~0.06%, B: 0.001~0.005%를 포함하고, 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지며, 베이나이트 및 마르텐사이트 중 1종 이상을 포함하는 변태조직과 페라이트를 포함하는 미세조직을 가지며, 상기 미세조직의 변태조직 분율이 면적률로 60~90%이고, 상기 페라이트의 분율이 면적률로 10~40%이고, 상기 변태조직의 평균입경이 3㎛ 이하인 것을 특징으로 한다. High-strength cold-rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention for solving the above problems contains C: 0.05 ~ 0.12%, Si: 0.5% or less, Mn: 2.0 ~ 3.0%, Cr: 0.3 ~ 1.2%, Ti: 0.02% by weight ~0.08%, Nb: 0.01~0.06%, B: 0.001~0.005%, composed of the rest of Fe and unavoidable impurities, and a transformation structure containing at least one of bainite and martensite and a microstructure containing ferrite It has a structure, the transformation structure fraction of the microstructure is 60 to 90% in area ratio, the fraction of the ferrite is 10 to 40% in area ratio, and the average particle diameter of the transformation structure is 3 μm or less.
상기 고강도 냉연강판은 질량%로, P: 0.001~0.10%, S: 0.01% 이하, Sol.Al: 0.01~0.10% 및 N: 0.01% 이하를 추가로 포함할 수 있다. The high-strength cold-rolled steel sheet may further include, in mass%, P: 0.001 to 0.10%, S: 0.01% or less, Sol.Al: 0.01 to 0.10%, and N: 0.01% or less.
상기 고강도 냉연강판은 2㎛ 이하의 평균입경을 갖는 마르텐사이트와, 3㎛ 이하의 평균입경을 갖는 베이나이트와, 3㎛ 이하의 평균입경을 갖는 페라이트를 포함할 수 있다. The high-strength cold-rolled steel sheet may include martensite having an average grain diameter of 2 µm or less, bainite having an average grain diameter of 3 µm or less, and ferrite having an average grain diameter of 3 µm or less.
상기 미세조직 중 3㎛ 초과의 평균입경을 갖는 베이나이트 및 페라이트의 비율이 면적률로 5% 이하일 수 있다. The ratio of bainite and ferrite having an average grain diameter of more than 3 μm in the microstructure may be 5% or less in terms of area ratio.
상기 미세조직에 잔류 오스테나이트가 포함되지 않을 수 있다. Retained austenite may not be included in the microstructure.
상기 페라이트는 면적률로 25% 이하의 미재결정 페라이트와, 면적률로 75% 이상의 재결정 페라이트로 이루어질 수 있다. The ferrite may include non-recrystallized ferrite having an area ratio of 25% or less and recrystallized ferrite having an area ratio of 75% or more.
상기 미세조직에는 10nm 이하의 나노 석출물이 150개/㎛2 이상의 분포밀도로 포함될 수 있다. The microstructure may include nano-precipitates of 10 nm or less at a distribution density of 150 pieces/μm 2 or more.
상기 고강도 냉연강판은 980MPa 이상의 인장강도, 14% 이상의 연신율, 1.0 이하의 굽힘 가공성(R/t), 40% 이상의 구멍 확장성(HER)를 가질 수 있다. The high-strength cold-rolled steel sheet may have tensile strength of 980 MPa or more, elongation of 14% or more, bending workability (R/t) of 1.0 or less, and hole expandability (HER) of 40% or more.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고강도 냉연강판 제조 방법은 중량 %로 C: 0.05~0.12%, Si: 0.5% 이하, Mn: 2.0~3.0%, Cr: 0.3~1.2%, Ti: 0.02~0.08%, Nb: 0.01~0.06%, B: 0.001~0.005%를 포함하고, 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지는 강 모재를 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 상기 열연강판을 냉간압연한 후, 소둔 열처리하는 단계; 및 소둔 열처리된 강판을 과시효 처리하는 단계를 포함하고, 이하의 식 1을 만족하는 것을 특징으로 한다.High-strength cold-rolled steel sheet manufacturing method according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is C: 0.05 ~ 0.12%, Si: 0.5% or less, Mn: 2.0 ~ 3.0%, Cr: 0.3 ~ 1.2%, Ti in weight % : 0.02 to 0.08%, Nb: 0.01 to 0.06%, B: 0.001 to 0.005%, hot-rolling a steel base material composed of the remaining Fe and unavoidable impurities to prepare a hot-rolled steel sheet; After cold-rolling the hot-rolled steel sheet, an annealing heat treatment step; and overaging the steel sheet subjected to the annealing heat treatment, and is characterized by satisfying Equation 1 below.
[식 1][Equation 1]
13≤0.8A-0.4(B-C)≤2713≤0.8A-0.4(B-C)≤27
A: 냉간 압하율 (%) A: Cold rolling reduction (%)
B: Ac3 온도 (℃) B: Ac3 temperature (℃)
C: 소둔 열처리 온도 (℃)C: annealing heat treatment temperature (℃)
상기 소둔 열처리하는 단계는 냉간압연된 강판을 상기 식 1을 만족하는 온도에서 유지하는 단계와, 유지된 강판을 Ms 이하의 온도로 냉각하는 단계를 포함할 수 있다. The annealing heat treatment may include maintaining the cold-rolled steel sheet at a temperature that satisfies Equation 1, and cooling the maintained steel sheet to a temperature equal to or less than Ms.
상기 냉연강판을 1% 이하의 압하율로 스킨패스 압연하는 단계를 더 포함할 수 있다. Skin pass rolling of the cold-rolled steel sheet at a reduction ratio of 1% or less may be further included.
상기 냉연강판의 표면에 아연도금층 또는 합금도금층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.A step of forming a zinc plating layer or an alloy plating layer on the surface of the cold-rolled steel sheet may be further included.
본 발명에 의하면, 인장강도 980MPa 이상의 고강도를 나타내면서도, 14% 이상의 연신율 40% 이상의 HER값(구멍 확장성), 1.0 이하의 R/t값(굽힘 가공성)을 나타낼 수 있는 고강도 냉연강판이 제공될 수 있다. According to the present invention, a high-strength cold-rolled steel sheet capable of exhibiting a high tensile strength of 980 MPa or more, an elongation of 14% or more, a HER value (hole expandability) of 40% or more, and an R/t value (bending workability) of 1.0 or less can be provided. can
본 발명에 따른 고강도 냉연강판은 우수한 강도 및 성형성을 토대로, 자동차의 멤버(Member), 시트 레일(seat rail) 및 필라(pillar) 등의 구조 부재에 활용되기 적합하다. The high-strength cold-rolled steel sheet according to the present invention is suitable for use in structural members such as members, seat rails, and pillars of automobiles based on excellent strength and formability.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the effects described above, specific effects of the present invention will be described together while explaining specific details for carrying out the present invention.
도 1은 강 시편 1-1(발명강)의 미세조직을 나타낸 것이다.
도 2는 강 시편 1-1(발명강)의 미세석출물 분포를 나타낸 것이다.
도 3은 강 시편 1-4(비교강)의 미세조직을 나타낸 것이다.
1 shows the microstructure of steel specimen 1-1 (inventive steel).
2 shows the distribution of fine precipitates in steel specimen 1-1 (inventive steel).
3 shows the microstructure of steel specimens 1-4 (comparative steel).
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various forms different from each other, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the person who has the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 성형성이 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a high-strength cold-rolled steel sheet having excellent formability according to a preferred embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail.
강판의 강도를 높이기 위해 강을 강화하는 방법은 통상적으로 고용강화, 석출강화, 결정립 미세화에 의한 강화, 변태강화 등이 있다. 상기 방법 중 고용강화 및 결정립 미세화에 의한 강화는 인장강도 490MPa급 이상의 고강도강을 제조하기가 어렵다는 단점이 있다. 석출강화는 강에 Cu, Nb, Ti, V 등과 같은 탄,질화물 형성 원소를 첨가함으로써 탄,질화물을 석출시켜 강판을 강화시키거나 미세 석출물에 의한 결정립 성장 억제를 통해 결정립을 미세화시켜 강도를 확보하는 기술이다. 상기 기술은 낮은 제조 원가 대비 높은 강도를 쉽게 얻을 수 있다는 장점을 가지고 있다. 다만, 석출강화의 경우, 미세 석출물에 의해 재결정 온도가 급격히 상승하게 되며, 이에 따라 충분한 재결정화를 통해 연성을 확보하기 위해서는 고온 소둔을 실시하여야 한다는 단점이 있다. 또한, 석출강화는 인장강도 600MPa급 이상의 고강도강을 얻기는 곤란하다는 문제점이 있다.Methods for strengthening steel to increase the strength of steel sheets include solid solution strengthening, precipitation strengthening, strengthening by crystal grain refinement, transformation strengthening, and the like. Among the above methods, strengthening by solid solution strengthening and crystal grain refinement has a disadvantage in that it is difficult to manufacture high-strength steel having a tensile strength of 490 MPa or more. Precipitation strengthening strengthens steel sheets by precipitating carbon and nitrides by adding carbon and nitride-forming elements such as Cu, Nb, Ti, V, etc. to steel, or refining crystal grains through suppression of crystal grain growth by fine precipitates to secure strength. It is a skill. This technology has the advantage of easily obtaining high strength at a low manufacturing cost. However, in the case of precipitation strengthening, the recrystallization temperature is rapidly increased by fine precipitates, and accordingly, in order to secure ductility through sufficient recrystallization, there is a disadvantage in that high-temperature annealing must be performed. In addition, precipitation strengthening has a problem in that it is difficult to obtain high-strength steel having a tensile strength of 600 MPa or more.
한편, 변태강화형 고강도강은 페라이트 기지에 경질의 마르텐사이트를 포함시킨 페라이트-마르텐사이트 2상조직(Dual Phase)강, 잔류 오스테나이트의 변태유기소성을 이용한 TRIP(Transformation Induced Plasticity)강 혹은 페라이트와 경질의 베이나이트 또는 마르텐사이트 조직으로 구성되는 CP(Complexed Phase)강 등 여러가지가 개발되어 왔다. On the other hand, transformation-strengthened high-strength steel is ferrite-martensite dual phase steel containing hard martensite in a ferrite base, TRIP (Transformation Induced Plasticity) steel using transformation-induced plasticity of retained austenite, or ferrite and Various types such as CP (Complexed Phase) steel composed of a hard bainite or martensite structure have been developed.
가장 용이하게 마르텐사이트를 제조하는 방법은 소둔 열처리시 오스테나이트가 충분히 형성될 수 있는 시간동안 유지한 후 급냉을 하고 템퍼링처리하는 것이다. 그러나 급냉 방식은 재질 편차, 형상 불량 등의 문제로 인한 생산성 열화를 가저올 수 있다. 이에 본 발명에서는 합금원소 제어에 의한 마르텐사이트 확보를 도모하고자 하였다. 즉 Mn, Cr 등의 경화능 원소를 일정량 이상 첨가함으로써 낮은 냉각속도에서도 마르텐사이트를 확보할 수 있도록 하였다. 높은 합금원소 첨가의 경우 용접성 열화 등의 문제가 발생할 수 있는데, 본 발명에서는 용접성에 가장 큰 영향을 미치는 탄소 함량을 0.12중량% 이하로 제한하였다.The easiest way to produce martensite is to hold it for a time during which austenite can be sufficiently formed during annealing heat treatment, followed by rapid cooling and tempering. However, the rapid cooling method may lead to deterioration in productivity due to problems such as material variation and shape defects. Accordingly, in the present invention, it was attempted to secure martensite by controlling alloy elements. That is, by adding a certain amount or more of hardenable elements such as Mn and Cr, martensite can be secured even at a low cooling rate. In the case of high alloying element addition, problems such as deterioration of weldability may occur. In the present invention, the carbon content that has the greatest effect on weldability is limited to 0.12% by weight or less.
고강도 냉연강판High-strength cold-rolled steel sheet
본 발명에 따른 고강도 냉연강판은 중량 %로 C: 0.05~0.12%, Si: 0.5% 이하, Mn: 2.0~3.0%, Cr: 0.3~1.2%, Ti: 0.02~0.08%, Nb:0.01~0.06%, B: 0.001~0.005%를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 고강도 냉연강판은 질량%로, P: 0.001~0.10%, S: 0.010% 이하, Sol.Al: 0.01~0.10% 및 N: 0.01% 이하를 더 포함할 수 있다. 상기 성분들 외 나머지는 Fe와 불가피한 불순물로 이루어진다. The high-strength cold-rolled steel sheet according to the present invention contains C: 0.05-0.12%, Si: 0.5% or less, Mn: 2.0-3.0%, Cr: 0.3-1.2%, Ti: 0.02-0.08%, Nb: 0.01-0.06% by weight. %, B: 0.001 to 0.005%. In addition, the high-strength cold-rolled steel sheet according to the present invention may further include, in mass%, P: 0.001 to 0.10%, S: 0.010% or less, Sol.Al: 0.01 to 0.10%, and N: 0.01% or less. Other than the above components, the remainder consists of Fe and unavoidable impurities.
이하, 본 발명에 따른 고강도 냉연강판에 포함되는 성분들의 역할 및 함량에 대하여 설명한다. Hereinafter, the role and content of components included in the high-strength cold-rolled steel sheet according to the present invention will be described.
탄소(C)carbon (C)
탄소(C)는 변태조직 강화를 위해 첨가되는 매우 중요한 원소이다. 또한 C는 고강도화를 도모하고 마르텐사이트의 형성을 촉진한다. 다만, C 함량이 0.12질량%를 초과하면 마르텐사이트의 강도는 높아지나 탄소농도가 낮은 페라이트와의 강도 차이가 증가한다. 이러한 강도 차이는 응력 부가시 상간 계면에서 파괴가 쉽게 발생하기 때문에 구멍 확장성이 저하된다. 또한 C 함량이 0.12질량%를 초과하면 용접성이 저하되어 용접 결함이 발생할 가능성이 증가한다. 한편, C 함량이 0.05질량% 미만인 경우, 본 발명에서 제시하는 마르텐사이트의 강도를 확보하기 매우 어렵다. 이에 본 발명에서는 C 함량을 0.05~0.12질량%로 한정하였다.Carbon (C) is a very important element added to reinforce metamorphosis. In addition, C promotes high strength and promotes the formation of martensite. However, when the C content exceeds 0.12% by mass, the strength of martensite increases, but the difference in strength from ferrite with a low carbon concentration increases. This difference in strength reduces hole expandability because breakage easily occurs at the interphase interface when stress is applied. In addition, when the C content exceeds 0.12% by mass, weldability deteriorates and the possibility of occurrence of welding defects increases. On the other hand, when the C content is less than 0.05% by mass, it is very difficult to secure the strength of martensite presented in the present invention. Accordingly, in the present invention, the C content was limited to 0.05 to 0.12 mass%.
실리콘(Si)Silicon (Si)
실리콘(Si)은 페라이트 변태를 촉진시키고 미변태 오스테나이트 중에 탄소의 함유량을 상승시켜 페라이트와 마르텐사이트의 복합조직을 형성시켜 마르텐사이트의 강도 상승을 방해한다. 또한 실리콘은 표면 스케일 결함을 유발할 뿐만 아니라 화성 처리성을 저하시킨다. 이에 본 발명에서는 실리콘의 첨가량을 0.5질량% 이하로 제한하였다. Silicon (Si) promotes ferrite transformation and increases the carbon content in non-transformed austenite to form a complex structure of ferrite and martensite, thereby hindering the increase in strength of martensite. In addition, silicon not only causes surface scale defects but also deteriorates conversion processability. Accordingly, in the present invention, the addition amount of silicon is limited to 0.5% by mass or less.
망간(Mn)Manganese (Mn)
망간(Mn)은 연성의 손상없이 입자를 미세화시키며 강 중 황(S)을 MnS로 석출시켜 FeS의 생성에 의한 열간 취성을 방지함과 더불어 강을 강화시키는 원소이다. 또한, Mn은 마르텐사이트상이 얻어지는 임계 냉각속도 낮추는 역할을 하여 마르텐사이트를 보다 용이하게 형성시키는데 기여한다. Mn의 함량이 2.0질량% 미만인 경우 본 발명에서 목표로 하는 강도 확보에 어려움이 있는 반면, 3.0질량%를 초과하게 되면 용접성, 열간압연성 등의 문제가 발생될 가능성이 증가한다. 이에 본 발명에서는 Mn의 함량을 2.0~3.0질량%로 제한하였으며, 보다 바람직하게는 2.3~2.9질량%이다. Manganese (Mn) is an element that refines particles without damaging ductility, precipitates sulfur (S) in steel as MnS, prevents hot brittleness due to the generation of FeS, and strengthens steel. In addition, Mn contributes to more easily forming martensite by serving to lower the critical cooling rate at which martensite phase is obtained. If the content of Mn is less than 2.0% by mass, it is difficult to secure the target strength in the present invention, whereas if it exceeds 3.0% by mass, the possibility of problems such as weldability and hot rolling increases. Therefore, in the present invention, the content of Mn is limited to 2.0 to 3.0 mass%, more preferably 2.3 to 2.9 mass%.
크롬(Cr)Chromium (Cr)
크롬(Cr)은 강의 경화능을 향상시키고 고강도를 확보하기 위해 첨가하는 성분이며, 본 발명에서는 저온 변태상인 마르텐사이트를 형성하는데 매우 중요한 역할을 하는 원소이다. Cr의 함량이 0.3질량% 미만인 경우 상기의 효과를 확보하기 어렵다. 한편, Cr의 함량이 1.2질량%를 초과하면 그 효과가 포화될 뿐만 아니라 과도한 열연강도 증가로 인해 냉간압연성이 열화하는 문제가 발생한다. 이에 본 발명에서는 Cr의 함량을 0.3~1.2질량%로 제한하였다. Chromium (Cr) is a component added to improve the hardenability of steel and secure high strength, and in the present invention, it is an element that plays a very important role in forming martensite, a low-temperature transformation phase. When the content of Cr is less than 0.3% by mass, it is difficult to secure the above effects. On the other hand, when the Cr content exceeds 1.2% by mass, the effect is saturated, and cold rolling property deteriorates due to an excessive increase in hot rolling strength. Accordingly, in the present invention, the content of Cr was limited to 0.3 to 1.2 mass%.
티타늄(Ti), 니오븀(Nb)Titanium (Ti), Niobium (Nb)
티타늄(Ti) 및 니오븀(Nb)은 강판의 강도 상승 및 나노석출물에 의한 결정립 미세화에 유효한 원소이다. Ti 및 Nb는 C와 결합하여 매우 미세한 나노석출물을 형성하게 된다. 이러한 나노 석출물은 기지조직을 강화시켜 상들 간의 경도 차이를 감소(예를 들어 1.3 이하)시키는 역할을 한다. 본 발명에서는 Ti의 함량을 0.02~0.08%로, Nb의 함량을 0.01~0.06질량%의 범위로 한정하였다. Ti의 함량이 0.02질량% 미만이거나 Nb의 함량이 0.01질량% 미만일 경우, 나노 석출물의 분포 밀도가 본 발명강에서 제시하는 값을 만족하지 못하게 된다. 한편, Ti의 함량이 0.08질량%를 초과하거나 Nb의 함량이 0.06질량%를 초과하는 경우, 제조비용 상승 및 과다한 석출물로 인하여 연성을 크게 저하시킬 수 있다.Titanium (Ti) and niobium (Nb) are effective elements for increasing the strength of a steel sheet and refining crystal grains by nano-precipitates. Ti and Nb combine with C to form very fine nano-precipitates. These nano-precipitates serve to strengthen the base structure and reduce the hardness difference between the phases (for example, 1.3 or less). In the present invention, the content of Ti is limited to 0.02 to 0.08%, and the content of Nb is limited to 0.01 to 0.06% by mass. When the content of Ti is less than 0.02% by mass or the content of Nb is less than 0.01% by mass, the distribution density of nano-precipitates does not satisfy the value suggested by the present invention steel. On the other hand, when the content of Ti exceeds 0.08% by mass or the content of Nb exceeds 0.06% by mass, ductility may be greatly reduced due to increased manufacturing cost and excessive precipitates.
보론(B)Boron (B)
보론(B)은 소둔 열처리후 냉각하는 과정에서 마르텐사이트의 형성을 촉진하는 역할을 한다. B의 첨가량이 0.001질량% 미만인 경우는 상기의 첨가 효과를 얻기가 어렵다. 한편, B의 첨가량이 0.005질량%를 초과하면 합금철 과다 형성으로 인한 과다한 원가 상승이 발생할 수 이다. 이에 본 발명에서는 B의 함량을 0.001~0.005질량%로 한정하였다.Boron (B) serves to promote the formation of martensite in the process of cooling after annealing heat treatment. When the addition amount of B is less than 0.001% by mass, it is difficult to obtain the above addition effect. On the other hand, if the addition amount of B exceeds 0.005% by mass, excessive cost increase may occur due to excessive formation of ferroalloy. Accordingly, in the present invention, the content of B was limited to 0.001 to 0.005% by mass.
인(P)Phosphorus (P)
인(P)은 고용강화 효과가 가장 큰 치환형 합금 원소로서 면내 이방성을 개선하고 강도를 향상시키는 역할을 한다. P의 함량이 0.001질량% 미만인 경우 그 첨가 효과가 불충분하므로, P가 첨가된다면 그 함량은 0.001질량% 이상인 것이 바람직하다. 한편, P의 함량이 0.1질량%를 초과하는 경우 프레스 성형성이 열화하고 강의 취성이 발생될 수 있다. 이에 본 발명에서는 P의 첨가량을 0.001~0.10질량%로 제한하였다. Phosphorus (P) is a substitutional alloying element having the greatest solid solution strengthening effect and serves to improve in-plane anisotropy and improve strength. If the content of P is less than 0.001% by mass, the effect of its addition is insufficient, so if P is added, the content is preferably 0.001% by mass or more. On the other hand, when the content of P exceeds 0.1% by mass, press formability may deteriorate and brittleness of the steel may occur. Accordingly, in the present invention, the addition amount of P was limited to 0.001 to 0.10 mass%.
황(S)Sulfur (S)
황(S)은 강중 불순물 원소로서 강판의 연성 및 용접성을 저해하는 원소이다. S의 함량이 0.01질량%를 초과하면 강판의 연성 및 용접성을 저해할 가능성이 높기 때문에 S의 함량은 0.01질량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.Sulfur (S) is an impurity element in steel and is an element that impairs ductility and weldability of steel sheets. If the S content exceeds 0.01% by mass, it is highly likely to impair the ductility and weldability of the steel sheet, so the S content is preferably limited to 0.01% by mass or less.
가용 알루미늄(Sol.Al)Soluble Aluminum (Sol.Al)
가용 알루미늄(Sol.Al)은 강 중 산소와 결합하여 탈산 작용에 기여하며, Si와 함께 페라이트 내 탄소를 오스테나이트로 분배하여 마르텐사이트 경화능을 향상시키는데 유효한 성분이다. Sol.Al 함량이 0.01중량% 미만인 경우 그 첨가 효과가 불충분하다. 한편, Sol.Al의 함량이 0.1중량%를 초과하게 되면 그 첨가 효과가 포화될 뿐만 아니라, 제조 비용이 증가할 수 있다. 이에 본 발명에서는 Sol.Al의 함량을 0.01~0.1중량%로 제한하였다.Soluble aluminum (Sol.Al) combines with oxygen in steel to contribute to deoxidation, and is an effective component for improving martensitic hardenability by distributing carbon in ferrite to austenite together with Si. When the Sol.Al content is less than 0.01% by weight, the addition effect is insufficient. On the other hand, when the content of Sol.Al exceeds 0.1% by weight, not only the effect of the addition is saturated, but also the manufacturing cost may increase. Accordingly, in the present invention, the content of Sol.Al was limited to 0.01 to 0.1% by weight.
질소(N)Nitrogen (N)
질소(N)는 오스테나이트를 안정화시키는데 유효한 작용을 하는 성분으로서, 0.01%를 초과하는 경우 AlN 형성 등을 통한 연주시 크랙이 발생할 위험성이 크게 증가되므로 그 상한을 0.01%로 한정하는 것이 바람직하다.Nitrogen (N) is a component that acts effectively in stabilizing austenite, and if it exceeds 0.01%, the risk of cracking during playing through AlN formation is greatly increased, so it is preferable to limit the upper limit to 0.01%.
본 발명에 따른 고강도 냉연강판은 상기의 합금 성분과 하기의 제조 방법에 따라 베이나이트 및 마르텐사이트 중 1종 이상을 포함하는 변태조직과 페라이트를 포함하는 미세조직을 가질 수 있다. 마르텐사이트는 템퍼드 마르텐사이트인 것이 보다 바람직하다. 상기 미세조직의 변태조직 분율이 면적률로 60~90%이고, 상기 페라이트의 분율이 면적률로 10~40%이고, 상기 변태조직의 평균입경이 3㎛ 이하일 수 있다. The high-strength cold-rolled steel sheet according to the present invention may have a transformation structure including at least one of bainite and martensite and a microstructure including ferrite according to the alloy components and the manufacturing method described below. Martensite is more preferably tempered martensite. The transformation structure fraction of the microstructure may be 60 to 90% in area ratio, the ferrite fraction may be 10 to 40% in area ratio, and the average particle diameter of the transformation structure may be 3 μm or less.
또한, 본 발명에 따른 고강도 냉연강판은 2㎛ 이하의 평균입경을 갖는 마르텐사이트와, 3㎛ 이하의 평균입경을 갖는 베이나이트와, 3㎛ 이하의 평균입경을 갖는 페라이트를 포함할 수 있다. In addition, the high-strength cold-rolled steel sheet according to the present invention may include martensite having an average grain diameter of 2 µm or less, bainite having an average grain diameter of 3 µm or less, and ferrite having an average grain diameter of 3 µm or less.
상기 미세조직 중 3㎛ 초과의 평균입경을 갖는 베이나이트 및 페라이트의 비율이 면적률로 5% 이하일 수 있다. The ratio of bainite and ferrite having an average grain diameter of more than 3 μm in the microstructure may be 5% or less in terms of area ratio.
상기 미세조직에 잔류 오스테나이트가 포함되지 않을 수 있다. Retained austenite may not be included in the microstructure.
상기 페라이트는 면적률로 25% 이하, 보다 바람직하게는 15% 이하의 미재결정 페라이트와, 면적률로 75% 이상의 재결정 페라이트로 이루어질 수 있다. The ferrite may be composed of unrecrystallized ferrite having an area ratio of 25% or less, more preferably 15% or less, and recrystallized ferrite having an area ratio of 75% or more.
또한 상기 미세조직에는 10nm 이하의 나노 석출물이 150개/㎛2 이상의 분포밀도로 포함될 수 있다. In addition, the microstructure may include nano-precipitates of 10 nm or less at a distribution density of 150 pieces/μm 2 or more.
본 발명에 따른 고강도 냉연강판은 980MPa 이상의 인장강도, 14% 이상의 연신율, 1.0 이하의 굽힘 가공성(R/t), 40% 이상의 구멍 확장성(HER)를 가질 수 있다. The high-strength cold-rolled steel sheet according to the present invention may have tensile strength of 980 MPa or more, elongation of 14% or more, bending workability (R/t) of 1.0 or less, and hole expandability (HER) of 40% or more.
굽힘 가공성 및 구멍 확장성을 향상시키기 위해서는 변태조직 분율이 면적율로 60% 이상이 요구되나, 변태 조직의 분율이 면적율로 90%를 초과하면 연신율 확보가 어렵다는 점을 고려하여, 본 발명에서는 변태조직의 분율을 면적율로 60~90%로 제어하였다. 또한, 굽힘가공성, 구멍 확장성, 연신율 및 강도를 향상시키기 위해서는 변태조직의 평균입경을 가능한 작게 제어하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 변태조직의 평균입경을 3㎛ 이하로 제한하였다. 보다 구체적으로는 마르텐사이트 평균입경은 2㎛ 이하, 베이나이트의 평균입경은 3㎛ 이하로 제어하였다. 또한, 페라이트 역시 3㎛ 이하의 평균입경을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명에서 3㎛를 초과하는 베이나이트와 페라이트 분율은 면적율로 5% 이하이다. In order to improve bending workability and hole expandability, the transformed tissue fraction is required to be 60% or more in terms of area ratio. The fraction was controlled to be 60 to 90% as an area ratio. In addition, in order to improve bending workability, hole expandability, elongation and strength, it is desirable to control the average grain size of the transformed structure as small as possible, and in the present invention, the average grain size of the transformed structure is limited to 3 μm or less. More specifically, the average grain size of martensite was controlled to 2 µm or less, and the average grain size of bainite was controlled to 3 µm or less. In addition, ferrite also preferably has an average grain size of 3 μm or less. In the present invention, the fraction of bainite and ferrite exceeding 3 μm is 5% or less in terms of area ratio.
본 발명과 같이 탄소함량이 0.12질량% 이하로 낮은 경우, 용접성과 열연강도를 고려하여 합금원소를 첨가하게 되면, 생성되는 마르텐사이트의 강도 증가에 한계가 발생한다. 즉 마르텐사이트 내에 충분한 탄소가 포함되지 못하면 강도 증가에 한계가 있다. 본 발명에서는 미세 석출물을 이용하여 조직의 강도를 향상시키고자 하였다. 즉 본 발명자의 연구에 의하면 미세조직의 강도 향상을 위해서는 석출물의 크기를 가능한 작게 하는 것이 바람직하며, 특히 10nm 이하의 석출물을 150개/㎛2 이상의 높은 분포밀로도 확보하게 되면 미세 석출물에 의해 기지 조직의 강도가 증가하여, 굽힘 가공성(R/t) 1.0 이하와 40% 이상의 구멍 확장성(HER)을 가지는 고강도 냉연강판의 제조가 가능하였다.When the carbon content is as low as 0.12% by mass or less as in the present invention, when an alloy element is added in consideration of weldability and hot-rolled strength, a limit occurs in increasing the strength of the martensite produced. That is, if sufficient carbon is not included in martensite, there is a limit to increase in strength. In the present invention, it was attempted to improve the strength of the structure by using fine precipitates. That is, according to the study of the present inventor, it is desirable to make the size of the precipitate as small as possible in order to improve the strength of the microstructure. The strength of was increased, and it was possible to manufacture a high-strength cold-rolled steel sheet having a bending workability (R/t) of 1.0 or less and a hole expandability (HER) of 40% or more.
고강도 냉연강판 제조 방법High-strength cold-rolled steel sheet manufacturing method
본 발명에 따른 고강도 냉연강판은 이하의 방법을 통해 제조할 수 있다.The high-strength cold-rolled steel sheet according to the present invention can be manufactured through the following method.
우선, 전술한 조성을 갖는 강 슬라브와 같은 강 모재를 열간압연한 후 권취하여 열연강판을 제조한다. 열간압연 이전에 약 1100~1300℃ 온도에서 약 1~3시간 강 모재를 재가열할 수 있다. 열간압연은 Ar3 이상의 마무리 온도, 예를 들어 Ar3~ Ar3+50℃ 정도의 마무리 온도 조건으로 수행될 수 있다. 열간압연이 Ar3 미만의 온도에서 수행될 경우, 열간 변형 저항이 급격히 증가될 가능성이 높고 또한 열연 코일의 상부(top), 하부(tail) 및 가장자리가 단상 영역으로 되어 면내 이방성의 증가 및 성형성이 될 수 있다. 다만, 열간압연 마무리 온도가 Ar3+50℃를 초과하면 두꺼운 산화 스케일이 발생 및 강판의 미세조직 조대화를 초래할 수 있다.First, a steel base material such as a steel slab having the above composition is hot-rolled and then wound to manufacture a hot-rolled steel sheet. The steel base material can be reheated for about 1 to 3 hours at a temperature of about 1100 to 1300 ° C before hot rolling. Hot rolling may be performed at a finishing temperature of Ar3 or higher, for example, at a finishing temperature of about Ar3 to Ar3 + 50 ° C. When hot rolling is performed at a temperature lower than Ar3, the hot deformation resistance is likely to increase rapidly, and the top, tail, and edge of the hot-rolled coil become single-phase regions, resulting in an increase in in-plane anisotropy and formability. It can be. However, if the hot rolling finish temperature exceeds Ar3+50°C, thick oxide scale may occur and microstructure coarsening of the steel sheet may occur.
권취는 500~750℃에서 수행될 수 있다. 권취 온도가 500℃ 미만으로 지나치게 낮으면 과다한 마르텐사이트 또는 베이나이트가 생성되어 열연강판의 과다한 강도 상승을 초래함으로써 냉간압연시 부하로 인한 형상불량 등의 제조상의 문제가 발생할 수 있다. 반면, 권취 온도가 750℃를 초과하게 되면 표면 스케일의 증가로 산세성이 열화될 수 있다. Winding may be performed at 500 to 750 °C. If the coiling temperature is too low, such as less than 500° C., excessive martensite or bainite is generated, resulting in an excessive increase in strength of the hot-rolled steel sheet, which may cause manufacturing problems such as shape defects due to load during cold rolling. On the other hand, when the coiling temperature exceeds 750 ° C., pickling properties may deteriorate due to an increase in surface scale.
이후, 열연강판을 냉간압연한 후, 소둔 열처리한다. 냉간압연 이전에 산세가 수행될 수 있다. 소둔 열처리는 연속소둔 방식으로 수행될 수 있다. Thereafter, after the hot-rolled steel sheet is cold-rolled, annealing heat treatment is performed. Pickling may be performed prior to cold rolling. Annealing heat treatment may be performed in a continuous annealing manner.
소둔 열처리는 약 800~820℃ 정도의 소둔 열처리 온도에서 유지하는 유지 단계 및 냉각 단계를 포함할 수 있다. 냉각 단계는 1차 냉각 및 2차 냉각을 포함할 수 있다. 상기 1차 냉각 단계는 페라이트 변태를 억제하기 위한 단계로, 1차 냉각은 약 1~10℃/sec 정도의 평균 냉각 속도로 약 650~700℃까지 냉각하는 방식으로 수행될 수 있다. 2차 냉각에서는 소둔 열처리에서 확보된 오스테나이트를 급냉을 통해 변태 조직으로 변태시켜 본 발명에서 제시하는 면적률로 60% 이상의 변태 조직을 형성한다. 2차 냉각은 약 5~20℃/sec 정도의 평균 냉각 속도로 Ms 온도 이하, 예를 들어 (Ms-100)~Ms℃까지 냉각한다. 한편, 2차 냉각 종료 온도는 코일의 폭방향, 길이방향 형상 확보와 더불어 높은 항복강도 및 높은 구멍 확장성 확보에 매우 중요한 온도 조건이다. 2차 냉각 종료온도가 Ms-100℃ 미만으로 지나치게 낮을 경우는 과시효 처리동안 마르텐사이트 분율의 과도한 증가로 항복강도, 인장강도가 동시에 증가하고 연성이 매우 열화된다. 특히 급냉에 따른 형상 열화가 발생하여 자동차 부품 가공시 작업성 열화 등이 문제될 수 있다. 반면, 2차 냉각 종료 온도가 Ms 온도보다 높을 경우 소둔시 생성된 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태되지 못하고 고온 변태상인 그래뉼라 베이나이트(granular bainite) 등이 생성되어 항복강도가 열화되는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 고온 변태상의 생성은 항복비의 저하와 더불어 구멍확장성의 열화를 수반할 수 있다. The annealing heat treatment may include a holding step and a cooling step of maintaining the annealing heat treatment temperature at about 800 to 820 ° C. The cooling step may include primary cooling and secondary cooling. The first cooling step is a step for suppressing ferrite transformation, and the first cooling may be performed by cooling to about 650 to 700° C. at an average cooling rate of about 1 to 10° C./sec. In the secondary cooling, the austenite secured in the annealing heat treatment is transformed into a transformed structure through rapid cooling to form a transformed structure with an area ratio of 60% or more as suggested in the present invention. The secondary cooling is performed at an average cooling rate of about 5 to 20° C./sec below the Ms temperature, for example, to (Ms-100) to Ms° C. On the other hand, the secondary cooling end temperature is a very important temperature condition for securing high yield strength and high hole expandability as well as securing the shape of the coil in the width and length directions. If the secondary cooling end temperature is too low, less than Ms-100 ° C, the yield strength and tensile strength increase simultaneously due to the excessive increase in the martensite fraction during the overaging treatment, and the ductility is greatly deteriorated. In particular, deterioration in shape due to rapid cooling may occur, which may cause problems such as deterioration of workability during machining of automobile parts. On the other hand, if the secondary cooling end temperature is higher than the Ms temperature, austenite generated during annealing may not be transformed into martensite, and granular bainite, a high-temperature transformation phase, may be formed, resulting in deterioration of yield strength. there is. The formation of such a high-temperature transformation phase may be accompanied by a decrease in yield ratio and deterioration in hole expandability.
이후, 소둔 열처리된 강판을 과시효 처리한다. 과시효 처리는 예를 들어 냉각 종료 온도에서 약 100~800초동안 수행될 수 있다. 과시효를 통해 냉각을 통해 생성된 마르텐사이트가 템퍼드 마르텐사이트로 변환된다. 과시효에 의해 마르텐사이트가 템퍼드 마르텐사이트로 모두 변환되는 것이 가장 바람직하다. 다만, 과시효 조건 등에 의해 과시효 이후 마르텐사이트와 템퍼드 마르텐사이트가 공존할 수 있다. Thereafter, the steel sheet subjected to the annealing heat treatment is subjected to overaging treatment. The overaging treatment may be performed for about 100 to 800 seconds at the cooling end temperature, for example. Through overaging, martensite produced through cooling is converted into tempered martensite. It is most preferable that all martensite is converted to tempered martensite by overaging. However, martensite and tempered martensite may coexist after overaging due to overaging conditions.
이때, 본 발명에 따른 고강도 냉연강판 제조 방법은 냉간 압하율과 소둔 열처리 온도 간의 관계가 이하의 식 1을 만족한다. At this time, in the method for manufacturing a high-strength cold-rolled steel sheet according to the present invention, the relationship between the cold rolling reduction and the annealing heat treatment temperature satisfies Equation 1 below.
[식 1][Equation 1]
13≤0.8A-0.4(B-C)≤2713≤0.8A-0.4(B-C)≤27
A: 냉간 압하율 (%) A: Cold rolling reduction (%)
B: Ac3 온도 (℃) B: Ac3 temperature (℃)
C: 소둔 열처리 온도 (℃) C: annealing heat treatment temperature (℃)
상기 Ac3는 예를 들어 910-203C1/2-15.2Ni+44.7Si+104V+31.5Mo+13.1W로 정해질 수 있다. The Ac3 may be determined as, for example, 910-203C 1/2 -15.2Ni+44.7Si+104V+31.5Mo+13.1W.
상기 식 1에서 냉간 압하율이 증가할수록, 그리고 소둔 열처리 온도가 높을수록 그 결과 값이 증가하고, 냉간 압하율이 감소할수록, 그리고 소둔 열처리 온도가 낮을수록 그 결과 값이 감소한다. 본 발명의 발명자들은 강판의 강도를 확보하면서 높은 연신율을 얻기 위해 본 발명에서 제시하는 조성을 만족하는 강판을 대상으로 수많은 실험을 수행한 결과, 제조되는 강들이 소둔온도와 냉간압하율이 매우 중요한 인자이며, 이러한 인자들이 상기 식 1을 만족할 때 굽힘 가공성(R/t)이 1.0 이하 및 구멍 확장성(HER, Hole Expansion Ratio)가 최소 40% 이상 이면서 연신울 14% 이상을 확보할 수 있는 것을 발견하였다. 상기 식 1의 결과 값이 13 미만이거나 27을 초과할 때 연신율, 구멍 확장성 및 굽힘 가공성 중 적어도 하나는 목표하는 기준에 미치지 못하였다. In Equation 1, the result value increases as the cold reduction ratio increases and the annealing heat treatment temperature increases, and the result value decreases as the cold reduction ratio decreases and the annealing heat treatment temperature decreases. The inventors of the present invention conducted numerous experiments on steel sheets satisfying the composition proposed in the present invention in order to obtain high elongation while securing strength of the steel sheet. , It was found that when these factors satisfy Equation 1 above, it is possible to secure 14% or more of the drawing wool while having a bending workability (R / t) of 1.0 or less and a hole expansion ratio (HER, Hole Expansion Ratio) of at least 40% or more. . When the resultant value of Equation 1 is less than 13 or greater than 27, at least one of elongation, hole expandability, and bending workability does not meet the target standard.
Ac3 온도가 약 865~875℃이고, 소둔 열처리 온도가 약 800℃라고 하면, 상기 식 1을 만족하기 위해서는 약 40~60% 정도에서 냉간압연이 수행되는 것이 바람직하다. If the Ac3 temperature is about 865 to 875 ° C and the annealing heat treatment temperature is about 800 ° C, it is preferable that cold rolling is performed at about 40 to 60% in order to satisfy Equation 1.
한편, 제조된 냉연강판은 1% 이하의 압하율, 바람직하게는 0.1~1.0%의 압하율로 스킨패스 압연이 더 수행될 수 있다. 이를 통해 인장강도 증가없이 약 50~100MPa 정도의 항복강도가 상승할 수 있다. 한편, 스킨패스 압연의 압하율이 1.0%를 초과하면 항복강도가 과도하게 증가하여 성형성이 저하될 수 있으며, 고연신 작업에 의해 조업성이 크게 불안정할 수 있다. Meanwhile, the manufactured cold-rolled steel sheet may be further subjected to skin pass rolling at a reduction ratio of 1% or less, preferably 0.1 to 1.0%. Through this, the yield strength of about 50 to 100 MPa can be increased without increasing the tensile strength. On the other hand, if the reduction ratio of skin pass rolling exceeds 1.0%, the yield strength may be excessively increased and formability may be deteriorated, and operability may be greatly unstable due to high elongation work.
제조된 냉연강판의 표면에 용융아연도금층, 전기아연도금층과 같은 아연도금층 또는 합금화용융아연도금층과 같은 합금도금층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. A step of forming a zinc plating layer such as a hot-dip galvanized layer or an electro-galvanized layer or an alloy plating layer such as an alloyed hot-dip galvanized layer may be further included on the surface of the manufactured cold-rolled steel sheet.
실시예Example
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail through preferred embodiments of the present invention. However, this is presented as a preferred example of the present invention and cannot be construed as limiting the present invention by this in any sense.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.Contents not described herein can be technically inferred by those skilled in the art, so descriptions thereof will be omitted.
1. 시편의 제조1. Preparation of specimens
하기 표 1에 기재된 바와 같이 조성되는 강 슬라브를 진공용해하고, 가열로에서 재가열온도 1200℃ 온도에서 1시간 가열하고 880℃ 마무리 온도(FDT) 조건으로 열간압연을 실시한 후 권취 온도(CT) 600℃에서 권취하여 열연강판을 제조하였다. 제조된 열연강판을 산세하고 표 2에 기재된 냉간 압하율(%)로 냉간압연을 실시하였다. 냉간압연된 강판은 표 2의 소둔 열처리 온도(SS) 조건으로 연속소둔하고 및 2단계 냉각(1차 냉각속도: 2℃/sec, 1차 냉각 종료온도: 650℃, 2차 냉각속도: 15℃/sec, 2차 냉각 종료온도: 350℃)을 수행하였다. 이후, 최종적으로 0.2% 압하율로 스킨패스 압연을 실시하였다. A steel slab composed as shown in Table 1 below was melted in vacuum, heated in a heating furnace at a reheating temperature of 1200 ° C for 1 hour, hot rolled at a finishing temperature (FDT) of 880 ° C, and then coiled at a temperature of 600 ° C (CT). It was wound in to prepare a hot-rolled steel sheet. The prepared hot-rolled steel sheet was pickled and cold-rolled at the cold reduction ratio (%) shown in Table 2. The cold-rolled steel sheet was continuously annealed under the conditions of the annealing heat treatment temperature (SS) in Table 2 and then cooled in two stages (1st cooling rate: 2°C/sec, 1st cooling end temperature: 650°C, 2nd cooling rate: 15°C). /sec, secondary cooling end temperature: 350 ° C) was performed. Thereafter, skin pass rolling was finally performed at a rolling reduction of 0.2%.
[표 1] (단위 : 질량%)[Table 1] (unit: mass %)
[표 2][Table 2]
표 3은 각 시편들에 대한 특성을 나타낸 것이다. Table 3 shows the characteristics of each specimen.
각 시편들의 미세조직과 관련된 특성, 즉 변태분율, 마르텐사이트(M) 평균 입경, 베이나이트(B) 평균 입경, 미재결정 페라이트 분율, 나노석출물 밀도는 주사전자현미경을 이용하여 분석하였다. The characteristics related to the microstructure of each specimen, that is, transformation fraction, martensite (M) average grain diameter, bainite (B) average grain diameter, non-recrystallized ferrite fraction, and nanoprecipitate density, were analyzed using a scanning electron microscope.
각 시편들의 인장강도(TS), 항복강도(YS) 및 연신율(T-El)은 JIS 5호 인장시험편을 이용하여 측정하였다. Tensile strength (TS), yield strength (YS) and elongation (T-El) of each specimen were measured using a JIS No. 5 tensile test piece.
각 시편들의 구멍 확장성(HER)은 Do를 초기 구멍직경(㎜), 및 Dh를 파단 후 구멍직경(㎜)이라 할 때, 이하의 식 2에 따라 계산하였다.The hole expandability (HER) of each specimen was calculated according to Equation 2 below, when Do is the initial hole diameter (mm) and D h is the hole diameter after fracture (mm).
[식 2][Equation 2]
HER(%)= (Dh-Do)/Do×100HER(%)= (D h -D o )/D o ×100
각 시편들의 굽힘 가공성(R/t)는 90도 벤딩 시험으로 평가하였다. R은 90도 벤딩 시험 후 크랙이 발생하지 않는 펀치의 굽힘 반경이며, t는 시편의 두께(mm)이다. The bending workability (R/t) of each specimen was evaluated by a 90 degree bending test. R is the bending radius of a punch that does not generate cracks after a 90-degree bending test, and t is the thickness (mm) of the specimen.
[표 3] [Table 3]
본 발명에서 제시한 조성 범위(표 1)와 제조 조건(표 2)을 만족하는 강 시편 1-1, 1-3, 2-1, 3-1, 4-1(발명강)의 경우, 변태 상분율이 면적률로 최소 60% 이상, 마르텐사이트 평균입경이 1.9㎛ 이하였고, 베이나이트 평균입경은 2.8㎛ 이하였다. 또한, 강 시편 1-1, 1-3, 2-1, 3-1, 4-1(발명강)의 경우, 페라이트 중 미재결정 페라이트가 25% 면적 이하의 분율를 만족하였다. 한편 10nm 이하의 나노 석출물은 본 발명에서 제시한 바와 같이 150개/㎛2 이상을 만족하였다.In the case of steel specimens 1-1, 1-3, 2-1, 3-1, and 4-1 (inventive steel) satisfying the composition range (Table 1) and manufacturing conditions (Table 2) presented in the present invention, transformation The phase fraction was at least 60% or more in terms of area ratio, the average grain size of martensite was 1.9 µm or less, and the average grain size of bainite was 2.8 µm or less. In addition, in the case of steel specimens 1-1, 1-3, 2-1, 3-1, and 4-1 (inventive steel), unrecrystallized ferrite among ferrites satisfied the area fraction of 25% or less. On the other hand, nano precipitates of 10 nm or less satisfied 150/μm 2 or more as suggested in the present invention.
이와 같이 본 발명에서 제시한 특성을 만족하는 강 시편 1-1, 1-3, 2-1, 3-1, 4-1(발명강)은 연신율 15~17%의 범위에서 분포하고 있으며, 굽힘 가공성(R/t) 0~0.5, 구멍 확장성(HER) 40%~60%를 나타내어, 우수한 연신율과 신장 플랜지성을 나타내고 있음을 알 수 있었다. As described above, steel specimens 1-1, 1-3, 2-1, 3-1, and 4-1 (inventive steel) satisfying the characteristics presented in the present invention are distributed in the range of elongation of 15 to 17%, and bending It was found that workability (R/t) was 0 to 0.5 and hole expandability (HER) was 40% to 60%, indicating excellent elongation and stretch flangeability.
도 1은 강 시편 1-1(발명강) 의 미세조직을 나타내고 있으며, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 마르텐사이트/베이나이트 조직이 면적률로 50% 이상이며, 마르텐사이트 평균입경이 2㎛ 이하이며, 베이나이트의 평균입경이 3㎛ 이하이다. 또한 도 2의 미세 석출물을 나타낸 결과에서도 TiC, NbC와 같은 10nm 이하의 매우 미세한 나노 석출물들이 다량 분포하고 있었다. 이는 굽힘 가공성(R/t) 1.0 이하, 연신율 14% 이상, 40% 이상의 HER값을 확보하는데 유리하게 작용할 수 있다. 1 shows the microstructure of steel specimen 1-1 (inventive steel), and as can be seen in FIG. 1, the martensite/bainite structure has an area ratio of 50% or more, and the average martensite grain diameter is 2 μm. or less, and the average particle diameter of bainite is 3 μm or less. In addition, in the results showing the fine precipitates in FIG. 2, a large amount of very fine nano-precipitates of 10 nm or less, such as TiC and NbC, were distributed. This may be advantageous in securing a bending workability (R/t) of 1.0 or less, an elongation of 14% or more, and a HER value of 40% or more.
한편, 본 발명에서 제시한 강의 조성 범위를 만족하지 못하거나, 강의 조성 범위를 만족하더라도 소둔 열처리 조건이 본 발명에서 제시한 조건을 만족하지 못하는 강 시편 1-2, 1-4, 1-5, 2-2, 3-2, 4-2, 5, 6, 7의 경우는 본 발명에서 요구하는 재질 특성을 만족하지 못하였다.On the other hand, steel specimens 1-2, 1-4, 1-5, which do not satisfy the composition range of the steel presented in the present invention, or whose annealing heat treatment conditions do not satisfy the conditions presented in the present invention even if the composition range of the steel is satisfied, In the case of 2-2, 3-2, 4-2, 5, 6, and 7, the material characteristics required by the present invention were not satisfied.
강 시편 1-2, 1-5(비교강)의 경우 소둔 열처리 온도가 850℃로서 매우 높고, 본 발명에서 제시하는 식 1을 만족하지 못하여 고온 소둔 열처리에 따른 오스트나이트 결정립 크기 증가로 냉각시 형성되는 마르텐사이트의 평균 입경이 2.0㎛ 초과하였으며, 베이나이트의 평균 입경도 3.0㎛를 초과하였다. 그리고 고온 소둔 열처리시 생성된 오스테나이트가 90% 이상 마르텐사이트로 변태되어 연신율이 목표치에 미치지 못하였다. In the case of steel specimens 1-2 and 1-5 (comparative steel), the annealing heat treatment temperature is very high as 850 ° C, and does not satisfy Equation 1 presented in the present invention, so it is formed during cooling due to the increase in austenite grain size due to high temperature annealing heat treatment The average particle diameter of martensite to be formed was more than 2.0 μm, and the average particle diameter of bainite also exceeded 3.0 μm. In addition, 90% or more of the austenite generated during the high-temperature annealing heat treatment was transformed into martensite, so the elongation did not reach the target value.
강 시편 1-4, 2-2, 3-2, 4-2(비교강)는 냉간 압하율이 40~45%로서 본 발명에서 제시하는 식 1을 만족하지 못하여, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 미재결정 페라이트 분율이 면적률로 약 30% 이상이 되어 연신율이 목표치에 미치지 못하였다. Steel specimens 1-4, 2-2, 3-2, and 4-2 (comparative steels) had cold reduction rates of 40 to 45%, which did not satisfy Equation 1 presented in the present invention, as shown in FIG. Likewise, the unrecrystallized ferrite fraction was about 30% or more in area ratio, and the elongation did not reach the target value.
강 시편 5(비교강)는 탄소(C) 함량이 본 발명에서 제시하는 0.05 질량% 이상 기준에 미치지 못하였다. 이러한 낮은 탄소 함량은 소둔 열처리후 급냉 공정에서 생성되는 마르텐사이트의 강도가 감소하는 역할을 하게 되어, 980MPa 이상의 인장강도가 확보되기 어렵다. Steel specimen 5 (comparative steel) did not meet the carbon (C) content of 0.05% by mass or more specified in the present invention. This low carbon content serves to reduce the strength of martensite generated in the quenching process after annealing heat treatment, and it is difficult to secure a tensile strength of 980 MPa or more.
강 시편 6(비교강)은 실리콘(Si) 함량이 매우 높았다. Si는 페라이트 형성원소로서 그 첨가량이 증가하면 냉각시 페라이트 생성을 촉진하게 된다. 강 시편 6은 높은 Si 첨가로 인해 생성되는 변태조직의 분율이 면적률로 55%에 불과하여 본 발명강에서 제시하는 60% 기준을 만족하지 못하였으며, 구멍 확장성(HER) 및 굽힘 가공성(R/t)이 좋지 못하였다.Steel specimen 6 (comparative steel) had a very high silicon (Si) content. Si is a ferrite-forming element, and when its added amount increases, ferrite production is promoted during cooling. Steel specimen 6 did not satisfy the 60% criterion presented in the present invention steel because the fraction of the transformation structure generated due to the high Si addition was only 55% in area ratio, and the hole expandability (HER) and bending workability (R /t) was not good.
강 시편 7(비교강)은 탄소(C) 함량이 본 발명에서 제시하는 0.12질량%를 초과하였다. 이러한 높은 탄소 함량은 소둔 열처리후 급냉 공정에서 생성되는 마르텐사이트의 강도를 증가시키는데 기여한다. 그러나 급냉후 과시효 처리시 생성된 모든 마르텐사이트가 템퍼링되지 못하고 래쓰형으로 다량 잔존하고 있다. 이로 인해 목표하는 14% 이상의 연신율 확보가 어렵다. 또한, 과시효 처리에 의해 발생하는 템퍼드 마르텐사이트의 경우는 탄소의 석출로 인해 강도가 감소하게 되지만 템퍼링되지 못하고 잔류하는 래쓰형 마르텐사이트는 매우 안정적인 마르텐사이트로서 첨가된 탄소로 인해 매우 높은 강도를 가지게 된다. 따라서 탄소함량이 본 발명에서 제시한 성분을 초과하게 되면 과시효 처리에서 생성된 템퍼드 마르텐사이트와 잔존하는 다량의 래쓰 마르텐사이트와 간의 강도 차이 증가로 인해 구멍 확장성(HER) 및 굽힘 가공성(R/t)이 본 발명에서 제시하는 기준을 만족하지 못하게 된다.Steel specimen 7 (comparative steel) had a carbon (C) content exceeding 0.12% by mass suggested in the present invention. This high carbon content contributes to increasing the strength of martensite produced in the rapid cooling process after annealing heat treatment. However, all martensite generated during the overaging treatment after quenching is not tempered and remains in a large amount in a lath form. As a result, it is difficult to secure an elongation rate of 14% or more, which is the target. In addition, in the case of tempered martensite generated by overaging treatment, the strength is reduced due to the precipitation of carbon, but the remaining lath-type martensite that is not tempered is a very stable martensite and has very high strength due to the added carbon. have Therefore, when the carbon content exceeds the components presented in the present invention, the hole expandability (HER) and bending workability (R /t) does not satisfy the criteria presented in the present invention.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described with reference to the drawings illustrated, but the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed in this specification, and various modifications are made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that variations can be made. In addition, although the operational effects according to the configuration of the present invention have not been explicitly described and described while describing the embodiments of the present invention, it is natural that the effects predictable by the corresponding configuration should also be recognized.
Claims (13)
베이나이트 및 마르텐사이트 중 1종 이상을 포함하는 변태조직과 페라이트를 포함하는 미세조직을 가지며, 상기 미세조직의 변태조직 분율이 면적률로 60~90%이고, 상기 페라이트의 분율이 면적률로 10~40%이고, 상기 변태조직의 평균입경이 3㎛ 이하이며, 상기 페라이트는 면적률로 25% 이하(0%는 제외)의 미재결정 페라이트와, 면적률로 75% 이상의 재결정 페라이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
C: 0.06-0.12%, Si: 0.5% or less, Mn: 2.0-3.0%, Cr: 0.3-1.2%, Ti: 0.02-0.08%, Nb: 0.01-0.06%, B: 0.001-0.005% by weight % Including, consisting of the remaining Fe and unavoidable impurities,
It has a transformation structure including at least one of bainite and martensite and a microstructure including ferrite, the transformation structure fraction of the microstructure is 60 to 90% in area ratio, and the ferrite fraction is 10 in area ratio ~ 40%, the average grain size of the transformed structure is 3㎛ or less, and the ferrite is composed of non-recrystallized ferrite of 25% or less (excluding 0%) in area ratio and recrystallized ferrite of 75% or more in area ratio. High-strength cold-rolled steel sheet.
상기 고강도 냉연강판은 질량%로, P: 0.001~0.10%, S: 0.01% 이하, Sol.Al: 0.01~0.10% 및 N: 0.01% 이하를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
According to claim 1,
The high-strength cold-rolled steel sheet, in terms of mass%, P: 0.001 ~ 0.10%, S: 0.01% or less, Sol.Al: 0.01 ~ 0.10% and N: high-strength cold-rolled steel sheet, characterized in that it further comprises 0.01% or less.
상기 고강도 냉연강판은 2㎛ 이하의 평균입경을 갖는 마르텐사이트와, 3㎛ 이하의 평균입경을 갖는 베이나이트와, 3㎛ 이하의 평균입경을 갖는 페라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
According to claim 1 or 2,
The high-strength cold-rolled steel sheet is high-strength cold-rolled steel sheet, characterized in that it comprises martensite having an average grain diameter of 2㎛ or less, bainite having an average grain diameter of 3㎛ or less, and ferrite having an average grain diameter of 3㎛ or less.
상기 미세조직 중 3㎛ 초과의 평균입경을 갖는 베이나이트 및 페라이트의 비율이 면적률로 5% 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
According to claim 3,
High-strength cold-rolled steel sheet, characterized in that the ratio of bainite and ferrite having an average grain diameter of more than 3㎛ in the microstructure is 5% or less in terms of area ratio.
상기 미세조직에 잔류 오스테나이트가 포함되지 않는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
According to claim 3,
High-strength cold-rolled steel sheet, characterized in that the microstructure does not contain retained austenite.
상기 미세조직에는 10nm 이하의 나노 석출물이 150개/㎛2 이상의 분포밀도로 포함되는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
According to claim 1 or 2,
The high-strength cold-rolled steel sheet, characterized in that the microstructure contains nano-precipitates of 10 nm or less at a distribution density of 150 / ㎛ 2 or more.
상기 고강도 냉연강판은 980MPa 이상의 인장강도, 14% 이상의 연신율, 1.0 이하의 굽힘 가공성(R/t), 40% 이상의 구멍 확장성(HER)를 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
According to claim 1 or 2,
The high-strength cold-rolled steel sheet is a high-strength cold-rolled steel sheet, characterized in that it has a tensile strength of 980 MPa or more, elongation of 14% or more, bending workability (R / t) of 1.0 or less, hole expandability (HER) of 40% or more.
상기 열연강판을 55-70%의 압하율로 냉간압연하는 단계;
냉간압연된 강판을 하기 식 1을 만족하는 온도에서 유지한 후, Ms 이하의 온도로 냉각하는 소둔 열처리 단계; 및
소둔 열처리된 강판을 과시효 처리하는 단계를 포함하고,
이하의 식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판 제조 방법.
[식 1]
13≤0.8A-0.4(B-C)≤27
A: 냉간 압하율 (%)
B: Ac3 온도 (℃)
C: 소둔 열처리 온도
C: 0.06-0.12%, Si: 0.5% or less, Mn: 2.0-3.0%, Cr: 0.3-1.2%, Ti: 0.02-0.08%, Nb: 0.01-0.06%, B: 0.001-0.005% by weight % Including, preparing a hot-rolled steel sheet by hot-rolling a steel base material consisting of the remaining Fe and unavoidable impurities;
cold-rolling the hot-rolled steel sheet at a reduction ratio of 55-70%;
After maintaining the cold-rolled steel sheet at a temperature that satisfies Equation 1 below, an annealing heat treatment step of cooling to a temperature of Ms or less; and
Including the step of overaging treatment of the annealed heat-treated steel sheet,
A high-strength cold-rolled steel sheet manufacturing method characterized in that it satisfies the following formula 1.
[Equation 1]
13≤0.8A-0.4(BC)≤27
A: Cold rolling reduction (%)
B: Ac3 temperature (℃)
C: annealing heat treatment temperature
상기 강 모재는 질량%로, P: 0.001~0.10%, S: 0.010% 이하, Sol.Al: 0.01~0.10% 및 N: 0.01% 이하를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판 제조 방법.
According to claim 8,
The steel base material, in mass%, P: 0.001 ~ 0.10%, S: 0.010% or less, Sol.Al: 0.01 ~ 0.10% and N: high-strength cold-rolled steel sheet manufacturing method characterized in that it further comprises 0.01% or less.
상기 냉연강판을 1% 이하의 압하율로 스킨패스 압연하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판 제조 방법.
According to claim 8,
High-strength cold-rolled steel sheet manufacturing method further comprising the step of skin pass rolling the cold-rolled steel sheet at a reduction ratio of 1% or less.
상기 냉연강판의 표면에 아연도금층 또는 합금도금층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판 제조 방법.According to claim 8,
The high-strength cold-rolled steel sheet manufacturing method further comprising the step of forming a zinc plating layer or an alloy plating layer on the surface of the cold-rolled steel sheet.
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